Hapo zamani, nchi zinazoongoza zilikuwa zikitafuta suluhisho mpya kimsingi katika uwanja wa injini za roketi na teknolojia ya anga. Mapendekezo ya kuthubutu zaidi yanahusu uumbaji wa kile kinachoitwa. injini za roketi za nyuklia kulingana na mtambo wa vifaa vya fissile. Katika nchi yetu, kazi katika mwelekeo huu ilitoa matokeo halisi kwa njia ya injini ya majaribio ya RD0410. Walakini, bidhaa hii haikuweza kupata nafasi yake katika miradi ya kuahidi na kuathiri maendeleo ya wanaanga wa ndani na wa ulimwengu.
Mapendekezo na miradi
Tayari katika hamsini, miaka michache kabla ya uzinduzi wa setilaiti ya kwanza na chombo cha angani, matarajio ya ukuzaji wa injini za roketi kwenye mafuta ya kemikali yalidhamiriwa. Mwisho ulifanya uwezekano wa kupata sifa za juu sana, lakini ukuaji wa vigezo hauwezi kuwa usio na kipimo. Katika siku zijazo, injini zililazimika "kugonga dari" ya uwezo wao. Katika suala hili, kwa maendeleo zaidi ya roketi na mifumo ya anga, kimsingi suluhisho mpya zilihitajika.
Imejengwa, lakini haijajaribiwa na RD0410 NRM
Mnamo 1955, msomi M. V. Keldysh alikuja na mpango wa kuunda injini ya roketi ya muundo maalum, ambayo reactor ya nyuklia ingefanya kama chanzo cha nishati. Ukuzaji wa wazo hili ulikabidhiwa NII-1 ya Wizara ya Viwanda vya Usafiri wa Anga; V. M. Ievlev. Kwa wakati mfupi zaidi, wataalam walishughulikia maswala kuu na kupendekeza chaguzi mbili za NRE inayoahidi na sifa bora.
Toleo la kwanza la injini hiyo, iliyoteuliwa kama "Mpango A", ilipendekeza utumiaji wa mtambo na msingi thabiti wa awamu na nyuso za kubadilishana joto. Chaguo la pili, "Mpango B", ulifikiriwa matumizi ya mtambo na eneo linalofanya kazi kwa awamu ya gesi - dutu ya fissile ilibidi iwe katika hali ya plasma, na nishati ya mafuta ilihamishiwa kwa maji ya kufanya kazi kwa njia ya mionzi. Wataalam walilinganisha miradi hiyo miwili na wakazingatia chaguo "A" iliyofanikiwa zaidi. Katika siku zijazo, ndiye alikuwa akifanya kazi kwa bidii na hata akafikia vipimo kamili.
Sambamba na utaftaji wa muundo bora wa NRE, maswala ya kuunda msingi wa kisayansi, uzalishaji na upimaji yalikuwa yakifanywa. Kwa hivyo, mnamo 1957 V. M. Ievlev alipendekeza dhana mpya ya upimaji na urekebishaji mzuri. Vitu vyote kuu vya kimuundo vililazimika kupimwa katika viunzi tofauti, na tu baada ya hapo vingeweza kukusanywa katika muundo mmoja. Katika kesi ya Mpango A, njia hii ilimaanisha uundaji wa mitambo kamili ya upimaji.
Mnamo 1958, azimio la kina la Baraza la Mawaziri lilionekana, ambalo liliamua mwendo wa kazi zaidi. M. V. Keldysh, I. V. Kurchatov na S. P. Korolev. Katika NII-1, idara maalum iliundwa, iliyoongozwa na V. M. Ievlev, ambaye alikuwa akihusika na mwelekeo mpya. Pia, mashirika kadhaa ya kisayansi na muundo yalishiriki katika kazi hiyo. Ushiriki wa Wizara ya Ulinzi ulipangwa. Ratiba ya kazi na alama zingine za mpango mpana ziliamuliwa.
Baadaye, washiriki wote wa mradi waliingiliana kikamilifu kwa njia moja au nyingine. Kwa kuongezea, katika miaka ya sitini, mikutano ilifanyika mara mbili, iliyotolewa tu kwa mada ya silaha za nyuklia na maswala yanayohusiana.
Msingi wa mtihani
Kama sehemu ya mpango wa maendeleo wa NRE, ilipendekezwa kutumia njia mpya ya kupima na kupima vitengo muhimu. Wakati huo huo, wataalam walikabiliwa na shida kubwa. Uthibitishaji wa bidhaa zingine ulitakiwa kufanywa kwa mtambo wa nyuklia, lakini kufanya shughuli kama hizo ilikuwa ngumu sana au hata haiwezekani. Upimaji unaweza kuzuiliwa na shida za kiuchumi, shirika au mazingira.
Mchoro wa mkutano wa mafuta kwa IR-100
Katika suala hili, mbinu mpya za bidhaa za upimaji zilitengenezwa bila kutumia mitambo ya nyuklia. Hundi kama hizo ziligawanywa katika hatua tatu. Ya kwanza ilihusisha utafiti wa michakato katika mtambo kwenye modeli. Kisha vifaa vya reactor au injini ilibidi kupitisha vipimo vya "baridi" vya kiufundi na majimaji. Hapo tu ndipo mikusanyiko ilipaswa kuchunguzwa chini ya hali ya joto la juu. Kando, baada ya kufanya kazi kwa vifaa vyote vya NRE kwenye viunga, iliwezekana kuanza kukusanya kiunga kamili cha jaribio au injini.
Ili kufanya vipimo vya hatua tatu za vitengo, biashara kadhaa zimeunda na kujenga stendi anuwai. Mbinu ya upimaji wa joto la juu ni ya kupendeza. Wakati wa maendeleo yake, ilikuwa ni lazima kuunda teknolojia mpya za kupokanzwa gesi. Kuanzia 1959 hadi 1972, NII-1 iliunda plasmatroni kadhaa zenye nguvu kubwa ambazo zilipasha gesi hadi 3000 ° K na ikafanya uwezekano wa kufanya vipimo vya hali ya juu.
Hasa kwa maendeleo ya "Mpango B" ilikuwa ni lazima kukuza vifaa ngumu zaidi. Kwa kazi kama hizo, plasmatron iliyo na shinikizo la pato la mamia ya anga na joto la 10-15,000 K ilifikia mwisho wa miaka ya sitini, teknolojia ya kupokanzwa gesi kulingana na mwingiliano wake na mihimili ya elektroni ilionekana, ambayo iliifanya inawezekana kupata sifa zinazohitajika.
Azimio la Baraza la Mawaziri lilitoa kwa ujenzi wa kituo kipya kwenye tovuti ya majaribio ya Semipalatinsk. Huko ilikuwa lazima kujenga benchi ya majaribio na mtambo wa majaribio kwa upimaji zaidi wa makusanyiko ya mafuta na vifaa vingine vya NRE. Miundo yote kuu ilijengwa na 1961, na wakati huo huo kuanza kwa kwanza kwa reactor hiyo kulifanyika. Kisha vifaa vya poligoni vilisafishwa na kuboreshwa mara kadhaa. Bunkers kadhaa za chini ya ardhi zilizo na ulinzi muhimu zilikusudiwa kuchukua nyuklia na wafanyikazi.
Kwa kweli, mradi wa NRM iliyoahidi ilikuwa moja wapo ya ahadi za kutisha za wakati wake, na kwa hivyo ilisababisha ukuzaji na ujenzi wa misa ya vifaa vya kipekee na vyombo vya majaribio. Stendi hizi zote zilifanya iwezekane kufanya majaribio mengi na kukusanya idadi kubwa ya data ya aina anuwai, inayofaa kwa maendeleo ya miradi anuwai.
Mpango A
Rudi mwishoni mwa miaka ya hamsini, toleo la mafanikio zaidi na la kuahidi la aina ya injini "A". Dhana hii ilipendekeza ujenzi wa mtambo wa nyuklia kulingana na mtambo na ubadilishaji wa joto unaowajibika kupokanzwa giligili ya kufanya kazi ya gesi. Kukataliwa kwa mwisho kupitia bomba kunapaswa kuunda msukumo unaohitajika. Licha ya unyenyekevu wa dhana, utekelezaji wa maoni kama hayo ulihusishwa na shida kadhaa.
Mfano wa FA wa mtambo wa IR-100
Kwanza kabisa, shida ya uchaguzi wa vifaa vya ujenzi wa msingi ilitokea. Ubunifu wa reactor ilibidi kuhimili mizigo ya juu ya mafuta na kudumisha nguvu zinazohitajika. Kwa kuongeza, ilibidi kupitisha nyutroni za mafuta, lakini wakati huo huo usipoteze sifa kwa sababu ya mionzi ya ioni. Uzazi wa joto usio sawa katika msingi pia ulitarajiwa, ambao uliweka mahitaji mapya juu ya muundo wake.
Kutafuta suluhisho na kuboresha muundo, semina maalum iliandaliwa katika NII-1, ambayo ilikuwa kutengeneza mikusanyiko ya mafuta ya mfano na vifaa vingine vya msingi. Katika hatua hii ya kazi, metali na aloi kadhaa, pamoja na vifaa vingine, vilijaribiwa. Kwa utengenezaji wa makusanyiko ya mafuta, tungsten, molybdenum, grafiti, kaboni zenye joto kali, nk inaweza kutumika. Pia, utaftaji ulifanywa kwa mipako ya kinga ili kuzuia uharibifu wa muundo.
Wakati wa majaribio, vifaa bora vya utengenezaji wa vifaa vya kibinafsi vya NRE vilipatikana. Kwa kuongezea, iliwezekana kudhibitisha uwezekano wa kimsingi wa kupata msukumo maalum wa agizo la 850-900 s. Hii ilipa injini inayoahidi utendaji wa hali ya juu na faida kubwa kuliko mifumo ya mafuta ya kemikali.
Kiini cha reactor kilikuwa silinda ya urefu wa mita 1 na kipenyo cha 50 mm. Wakati huo huo, ilitarajiwa kuunda anuwai 26 za makusanyiko ya mafuta na huduma fulani. Kulingana na matokeo ya vipimo vilivyofuata, zile zilizofanikiwa zaidi na zenye ufanisi zilichaguliwa. Ubunifu uliopatikana wa makusanyiko ya mafuta yaliyotolewa kwa matumizi ya nyimbo mbili za mafuta. Ya kwanza ilikuwa mchanganyiko wa urani-235 (90%) na kaboni ya niobium au zirconium. Mchanganyiko huu uliumbwa kwa njia ya fimbo iliyosokotwa ya boriti nne urefu wa 100 mm na 2.2 mm kwa kipenyo. Utunzi wa pili ulikuwa na urani na grafiti; ilitengenezwa kwa njia ya prism hexagonal 100-200 mm urefu na 1-mm channel ya ndani ambayo ilikuwa na bitana. Fimbo na prism ziliwekwa kwenye kifuniko cha chuma kilichokinza joto.
Uchunguzi wa makusanyiko na vitu kwenye tovuti ya majaribio ya Semipalatinsk ilianza mnamo 1962. Kwa miaka miwili ya kazi, kuanza kwa mitambo 41. Kwanza kabisa, tuliweza kupata toleo bora zaidi la yaliyomo kwenye msingi. Suluhisho zote kuu na sifa pia zilithibitishwa. Hasa, vitengo vyote vya reactor vilipambana na mizigo ya joto na mionzi. Kwa hivyo, iligundulika kuwa mtambo uliotengenezwa unauwezo wa kusuluhisha kazi yake kuu - kupasha hidrojeni ya gesi hadi 3000-3100 ° K kwa kiwango cha mtiririko. Yote hii ilifanya iwezekane kuanza kuunda injini kamili ya roketi ya nyuklia.
11B91 kwenye "Baikal"
Mwanzoni mwa miaka ya sitini, kazi ilianza juu ya kuunda NRE kamili kulingana na bidhaa na maendeleo yaliyopo. Kwanza kabisa, NII-1 ilisoma uwezekano wa kuunda familia nzima ya injini za roketi na vigezo tofauti, zinazofaa kutumiwa katika miradi anuwai ya teknolojia ya roketi. Kutoka kwa familia hii, walikuwa wa kwanza kubuni na kujenga injini ya chini - 36 kN. Bidhaa kama hiyo inaweza baadaye kutumika katika hatua ya juu ya kuahidi, inayofaa kwa kupeleka vyombo vya angani kwa miili mingine ya mbinguni.
Reactor ya IRGIT wakati wa kusanyiko
Mnamo mwaka wa 1966, NII-1 na Ofisi ya Ubunifu wa Viwanda vya Kikemikali walianza kazi ya pamoja kuunda na kuunda injini ya roketi ya nyuklia ya baadaye. Hivi karibuni injini ilipokea fahirisi 11B91 na RD0410. Kipengele chake kuu kilikuwa kiwanda kilichoitwa IR-100. Baadaye, mtendaji huyo aliitwa IRGIT ("Reactor ya utafiti wa kikundi cha TVEL"). Hapo awali, ilipangwa kuunda projekta mbili tofauti za nyuklia. Ya kwanza ilikuwa bidhaa ya majaribio ya kupima kwenye wavuti ya majaribio, na ya pili ilikuwa mfano wa kukimbia. Walakini, mnamo 1970, miradi hiyo miwili ilijumuishwa na nia ya kufanya majaribio ya uwanja. Baada ya hapo, KBHA ikawa msanidi programu anayeongoza wa mfumo mpya.
Kutumia maendeleo katika utafiti wa awali katika uwanja wa msukumo wa nyuklia, na pia kutumia msingi uliopo wa jaribio, iliwezekana kuamua haraka kuonekana kwa siku zijazo 11B91 na kuanza muundo kamili wa kiufundi.
Wakati huo huo, tata ya benchi ya "Baikal" iliundwa kwa vipimo vya siku zijazo kwenye tovuti ya majaribio. Injini mpya ilipendekezwa kupimwa katika kituo cha chini ya ardhi na safu kamili ya ulinzi. Njia za kukusanya na kutuliza giligili ya kufanya kazi ya gesi ilitolewa. Ili kuzuia chafu ya mionzi, gesi ililazimika kuwekwa kwenye gasholders, na tu baada ya hapo inaweza kutolewa angani. Kwa sababu ya ugumu wa kazi, tata ya Baikal imekuwa ikijengwa kwa karibu miaka 15. Ya mwisho ya vitu vyake ilikamilishwa baada ya kuanza kwa majaribio kwa kwanza.
Mnamo 1977, katika uwanja wa Baikal, kituo cha pili cha vituo vya majaribio kiliagizwa, kikiwa na njia ya kusambaza giligili inayofanya kazi kwa njia ya haidrojeni. Mnamo Septemba 17, uzinduzi wa bidhaa 11B91 ulifanywa. Kuanzisha nguvu kulifanyika mnamo Machi 27, 1978. Mnamo Julai 3 na Agosti 11, majaribio mawili ya moto yalitekelezwa na utendakazi kamili wa bidhaa hiyo kama mtambo wa nyuklia. Katika majaribio haya, reactor polepole ililetwa kwa nguvu ya 24, 33 na 42 MW. Hidrojeni ilikuwa moto hadi 2630 ° K. Mapema miaka ya themanini, prototypes zingine mbili zilijaribiwa. Walionyesha nguvu hadi 62-63 MW na gesi moto hadi 2500 ° K.
Mradi wa RD0410
Mwishoni mwa miaka ya sabini na themanini, lilikuwa swali la kuunda NRM kamili, inayofaa kabisa kwa usanikishaji wa makombora au hatua za juu. Uonekano wa mwisho wa bidhaa kama hiyo uliundwa, na majaribio kwenye tovuti ya majaribio ya Semipalatinsk yalithibitisha sifa zote kuu za muundo.
Injini ya RD0410 iliyokamilishwa ilikuwa tofauti sana na bidhaa zilizopo. Ilijulikana na muundo wa vitengo, mpangilio na hata kuonekana, kwa sababu ya kanuni zingine za utendaji. Kwa kweli, RD0410 iligawanywa katika vizuizi kadhaa kuu: mtambo, njia ya kusambaza maji ya kufanya kazi na mtoaji wa joto na bomba. Reactor compact ilichukua nafasi kuu, na vifaa vingine viliwekwa karibu nayo. Pia, YARD ilihitaji tank tofauti ya hidrojeni ya maji.
Urefu wa jumla wa bidhaa ya RD0410 / 11B91 ilifikia 3.5 m, kipenyo cha juu kilikuwa mita 1.6 Uzito, kwa kuzingatia ulinzi wa mionzi, ulikuwa tani 2. Msukumo uliohesabiwa wa injini katika batili ulifikia 35.2 kN au 3.59 tf. Msukumo maalum katika utupu ni 910 kgf • s / kg au 8927 m / s. Injini inaweza kuwashwa mara 10. Rasilimali - saa 1. Kwa njia ya marekebisho kadhaa katika siku zijazo, iliwezekana kuongeza sifa kwa kiwango kinachohitajika.
Inajulikana kuwa giligili inayofanya kazi ya joto ya mtambo kama huo wa nyuklia ilikuwa na mionzi kidogo. Walakini, baada ya majaribio, ilitetewa, na eneo ambalo stendi hiyo ililazimika kufungwa kwa siku. Matumizi ya injini kama hiyo katika anga ya Dunia ilionekana kuwa salama. Wakati huo huo, inaweza kutumika kama sehemu ya hatua za juu ambazo zinaanza kufanya kazi nje ya anga. Baada ya matumizi, vizuizi hivyo vinapaswa kutumwa kwa obiti ya ovyo.
Nyuma ya sitini, wazo la kuunda kituo cha nguvu kulingana na mtambo wa nyuklia lilionekana. Giligili inayofanya kazi yenye joto inaweza kulishwa kwa turbine iliyounganishwa na jenereta. Mitambo kama hiyo ya nguvu ilikuwa ya kupendeza kwa maendeleo zaidi ya wanaanga, kwani ilifanya iweze kuondoa shida zilizopo na vizuizi katika uwanja wa kuzalisha umeme kwa vifaa vya ndani.
Katika miaka ya themanini, wazo la mmea wa umeme lilifikia hatua ya kubuni. Mradi wa bidhaa kama hiyo kulingana na injini ya RD0410 ilikuwa ikifanywa kazi. Moja ya mitambo ya majaribio IR-100 / IRGIT ilihusika katika majaribio kwenye mada hii, wakati ambayo ilitoa operesheni ya jenereta 200 kW.
Mazingira mapya
Kazi kuu ya kinadharia na ya vitendo juu ya somo la NRE ya Soviet na msingi thabiti wa awamu ilikamilishwa katikati ya miaka ya themanini. Sekta hiyo inaweza kuanza kutengeneza kitengo cha nyongeza au roketi nyingine na teknolojia ya nafasi kwa injini iliyopo ya RD0410. Walakini, kazi kama hizo hazijawahi kuanza kwa wakati, na hivi karibuni kuanza kwao hakuwezekani.
Kwa wakati huu, tasnia ya nafasi haikuwa na rasilimali za kutosha kwa utekelezaji wa mipango na maoni yote kwa wakati unaofaa. Kwa kuongezea, Perestroika mashuhuri ilianza hivi karibuni, ambayo ilimaliza umati wa mapendekezo na maendeleo. Sifa ya teknolojia ya nyuklia iliathiriwa vibaya na ajali ya Chernobyl. Mwishowe, kulikuwa na shida za kisiasa katika kipindi hicho. Mnamo 1988, kazi zote kwenye YARD 11B91 / RD0410 zilisitishwa.
Kulingana na vyanzo anuwai, angalau hadi mwanzoni mwa miaka ya 2000, vitu vingine vya Baikal tata bado vilibaki kwenye tovuti ya majaribio ya Semipalatinsk. Kwa kuongezea, kwenye moja ya kinachojulikana. Reactor ya majaribio ilikuwa bado iko mahali pa kazi. KBKhA imeweza kutengeneza injini kamili ya RD0410, inayofaa kusanikishwa kwenye hatua ya juu ya baadaye. Walakini, mbinu ya kuitumia ilibaki kwenye mipango.
Baada ya RD0410
Maendeleo juu ya somo la injini za roketi za nyuklia zimepata matumizi katika mradi mpya. Mnamo 1992, kampuni kadhaa za Kirusi kwa pamoja ziliunda injini ya hali mbili na msingi wa awamu ngumu na maji ya kufanya kazi kwa njia ya hidrojeni. Katika hali ya injini ya roketi, bidhaa kama hiyo inapaswa kukuza mkusanyiko wa 70 kN na msukumo maalum wa 920 s, na hali ya nguvu hutoa 25 kW ya nguvu ya umeme. NRE kama hiyo ilipendekezwa kutumiwa katika miradi ya angani.
Kwa bahati mbaya, wakati huo hali hiyo haikuwa nzuri kwa uundaji wa roketi mpya na ya kuthubutu ya teknolojia, na kwa hivyo toleo la pili la injini ya roketi ya nyuklia ilibaki kwenye karatasi. Kwa kadri inavyojulikana, biashara za nyumbani bado zinaonyesha kupendezwa fulani na somo la NRE, lakini utekelezaji wa miradi hiyo bado hauonekani inawezekana au inafaa. Walakini, inapaswa kuzingatiwa kuwa katika mfumo wa miradi iliyopita, wanasayansi na wahandisi wa Soviet na Urusi waliweza kukusanya habari nyingi na kupata uzoefu muhimu. Hii inamaanisha kuwa wakati hitaji linatokea na agizo linalofanana linatokea katika nchi yetu, NRE mpya inaweza kuundwa sawa na ile iliyojaribiwa zamani.
